TESS de la NASA sintoniza una "sinfonía" estrellas rojas pulsantes en todo el cielo
Utilizando observaciones del Satélite de Estudio de Exoplanetas en Tránsito (TESS) de la NASA, los astrónomos han identificado una colección sin precedentes de estrellas gigantes rojas pulsantes en todo el cielo. Estas estrellas, cuyos ritmos surgen de ondas sonoras internas, proporcionan los acordes iniciales de una exploración sinfónica de nuestro vecindario galáctico.
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| Estrellas gigantes rojas cercanas y lejanas barren el cielo en esta ilustración. Las mediciones del satélite de estudio de exoplanetas en tránsito de la NASA han identificado más de 158.000 gigantes rojos pulsantes en casi todo el cielo. Tales descubrimientos tienen un gran potencial para explorar la estructura detallada de nuestra galaxia natal. Crédito: Centro de vuelos espaciales Goddard de la NASA / Chris Smith (KBRwyle) |
TESS principalmente busca mundos más allá de nuestro sistema solar, también conocidos como exoplanetas. Pero sus medidas sensibles de brillo estelar hacen que TESS sea ideal para estudiar las oscilaciones estelares, un área de investigación llamada astrosismología.
"Nuestro resultado inicial, utilizando medidas estelares durante los primeros dos años de TESS, muestra que podemos determinar las masas y tamaños de estos gigantes oscilantes con una precisión que solo mejorará a medida que avanza TESS", dijo Marc Hon, miembro del Hubble de la NASA en la Universidad. de Hawaii en Honolulu. "Lo que es realmente incomparable aquí es que la amplia cobertura de TESS nos permite realizar estas mediciones de manera uniforme en casi todo el cielo".
Hon presentó la investigación durante la segunda Conferencia de Ciencias TESS, un evento apoyado por el Instituto de Tecnología de Massachusetts en Cambridge, que se llevó a cabo virtualmente del 2 al 6 de agosto, donde los científicos discuten todos los aspectos de la misión. El Astrophysical Journal ha aceptado un artículo que describe los hallazgos, dirigido por Hon.
Las ondas sonoras que viajan a través de cualquier objeto (una cuerda de guitarra, un tubo de órgano o el interior de la Tierra y el Sol) pueden reflejarse e interactuar, reforzando algunas ondas y anulando otras. Esto puede resultar en un movimiento ordenado llamado ondas estacionarias, que crean los tonos en los instrumentos musicales.
Esta visualización muestra la nueva muestra de estrellas gigantes rojas oscilantes (puntos de colores) descubierta por el Satélite de reconocimiento de exoplanetas en tránsito de la NASA. Los colores se asignan a cada franja de cielo de 24 por 96 grados observada durante los primeros dos años de la misión. Luego, la vista cambia para mostrar las posiciones de estas estrellas dentro de nuestra galaxia, según las distancias determinadas por la misión Gaia de la ESA (la Agencia Espacial Europea). La escala muestra distancias en kiloparsecs, cada una igual a 3.260 años luz, y se extiende a casi 20.000 años luz del Sol. Créditos: Crédito: Kristin Riebe, Instituto Leibniz de Astrofísica de PotsdamJusto debajo de la superficie de estrellas como el Sol, el gas caliente se eleva, se enfría y luego se hunde, donde se calienta nuevamente, como una olla con agua hirviendo en una estufa caliente. Este movimiento produce ondas de presión cambiante, ondas sonoras, que interactúan, provocando en última instancia oscilaciones estables con períodos de unos pocos minutos que producen cambios sutiles de brillo. Para el Sol, estas variaciones ascienden a unas pocas partes por millón. Las estrellas gigantes con masas similares a las del Sol pulsan mucho más lentamente y los correspondientes cambios de brillo pueden ser cientos de veces mayores.
Las oscilaciones en el Sol se observaron por primera vez en la década de 1960. Se detectaron oscilaciones de tipo solar en miles de estrellas por el telescopio espacial de Convección, Rotación y Tránsitos planetarios (CoRoT) liderado por Francia, que operó de 2006 a 2013. Las misiones Kepler y K2 de la NASA, que inspeccionaron el cielo de 2009 a 2018, encontraron decenas de miles de gigantes oscilantes. Ahora TESS amplía este número otras 10 veces.
"Con una muestra tan grande, los gigantes que pueden ocurrir solo el 1% de las veces se vuelven bastante comunes", dijo el coautor Jamie Tayar, miembro del Hubble de la Universidad de Hawai. "Ahora podemos empezar a pensar en encontrar ejemplos aún más raros".
Las diferencias físicas entre un violonchelo y un violín producen sus voces distintivas. De manera similar, las oscilaciones estelares que observan los astrónomos dependen de la estructura, masa y tamaño interior de cada estrella. Esto significa que la astrosismología puede ayudar a determinar propiedades fundamentales para un gran número de estrellas con precisiones que no se pueden lograr de ninguna otra manera.
Escuche los ritmos de tres gigantes rojas en la constelación de Draco, según lo determinado por las mediciones de brillo del Satélite de reconocimiento de exoplanetas en tránsito de la NASA. Para producir tonos audibles, los astrónomos multiplicaron las frecuencias de oscilación de las estrellas por 3 millones de veces. Está claro que las estrellas más grandes producen pulsaciones más largas y profundas que las más pequeñas. Crédito: NASA / MIT / TESS y Ethan Kruse (USRA), M. Hon et al., 2021----------------------------------------------
Cuando las estrellas similares en masa al Sol evolucionan a gigantes rojas, la penúltima fase de sus vidas estelares, sus capas externas se expanden 10 veces o más. Estas vastas envolturas gaseosas pulsan con períodos más largos y amplitudes más grandes, lo que significa que sus oscilaciones se pueden observar en estrellas más débiles y numerosas.
TESS monitorea grandes franjas del cielo durante aproximadamente un mes a la vez utilizando sus cuatro cámaras. Durante su misión principal de dos años, TESS cubrió aproximadamente el 75% del cielo, cada cámara capturando una imagen completa que mide 24 por 24 grados cada 30 minutos. A mediados de 2020, las cámaras comenzaron a recopilar estas imágenes a un ritmo aún más rápido, cada 10 minutos.
Las imágenes se utilizaron para desarrollar curvas de luz (gráficos de brillo cambiante) para casi 24 millones de estrellas durante 27 días, el tiempo que TESS observa cada franja del cielo. Para examinar esta inmensa acumulación de medidas, Hon y sus colegas enseñaron a una computadora a reconocer gigantes pulsantes. El equipo utilizó el aprendizaje automático, una forma de inteligencia artificial que entrena a las computadoras para tomar decisiones basadas en patrones generales sin programarlos explícitamente.
Para entrenar el sistema, el equipo utilizó curvas de luz de Kepler para más de 150.000 estrellas, de las cuales unas 20.000 eran gigantes rojas oscilantes. Cuando la red neuronal terminó de procesar todos los datos de TESS, había identificado un coro de 158.505 gigantes pulsantes.
A continuación, el equipo encontró distancias para cada gigante utilizando datos de la misión Gaia de la ESA (la Agencia Espacial Europea) y trazó las masas de estas estrellas en el cielo. Las estrellas más masivas que el Sol evolucionan más rápido y se convierten en gigantes a edades más tempranas. Una predicción fundamental en la astronomía galáctica es que las estrellas más jóvenes y de mayor masa deberían estar más cerca del plano de la galaxia, que está marcado por la alta densidad de estrellas que crean la banda brillante de la Vía Láctea en el cielo nocturno.
“Nuestro mapa demuestra por primera vez empíricamente que este es el caso en casi todo el cielo”, dijo el coautor Daniel Huber, profesor asistente de astronomía en la Universidad de Hawai. "Con la ayuda de Gaia, TESS ahora nos ha dado entradas para un concierto de gigante roja en el cielo".
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| TESS de la NASA - Satélite de encuesta de exoplanetas en tránsito. El Satélite de Encuesta de Exoplanetas en Transición (TESS, por sus siglas en inglés) totalmente integrado, que encontrará miles de nuevos planetas orbitando otras estrellas. |
TESS es una misión del Explorador de Astrofísica de la NASA dirigida y operada por el MIT en Cambridge, Massachusetts, y administrada por el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA. Los socios adicionales incluyen Northrop Grumman, con sede en Falls Church, Virginia; El Centro de Investigación Ames de la NASA en Silicon Valley de California; el Centro de Astrofísica | Harvard & Smithsonian en Cambridge, Massachusetts; El Laboratorio Lincoln del MIT; y el Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial en Baltimore. Más de una docena de universidades, institutos de investigación y observatorios de todo el mundo participan en la misión.
Por Francis Reddy
Centro de vuelo espacial Goddard de la NASA, Greenbelt, Maryland.
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Centro de vuelo espacial Goddard de la NASA, Greenbelt, Maryland.
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Última actualización: 9 de agosto de 2021, enlace publicación.
Editor: Francis Reddy
